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毕业设计-基于ARM的U盘设计毕业论文.doc

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毕业设计-基于ARM的U盘设计毕业论文.doc

www.yanziedu.com基于ARM的U盘设计【摘要】USB(UniversalSerialBus,通用串行总线)是计算机一种新型的接口技术,它能够使得计算机与外部设备的链接更加方便与快捷。现在,许多设备都开始应用USB接口来开发,比如键盘.鼠标.移动硬盘.打印机.数码相机等。在实际应用中,也越来越多地开发开始采用USB技术,比如数据收集等,USB的开发设计和应用现已成为现代电子设计的一个非常很要的部分。【关键词】D12、USB_HUB、ARM、MassStorage协议.FAT区.综述目录www.yanziedu.com1引言.............................................................................................................................21.1USB接口的分析.................................................................................................21.2USB器件的选择.................................................................................................31.3MassStorage协议与FAT16文件系统...................................................................32系统应用技术的概述.....................................................................................................42.1嵌入式系统.........................................................................................................42.1.1ARM的初步介绍........................................................................................42.2PDIUSBD12芯片介绍........................................................................................52.2.1PDIUSBD12芯片的性能与特点...................................................................53USB系统原理和结构.....................................................................................................53.1USB总线拓扑结.................................................................................................53.2.1USB设备...................................................................................................63.2.2USBHUB...................................................................................................73.2.4设备电源...................................................................................................73.2.5设备的挂起...............................................................................................73.3USB主机.............................................................................................................83.4USB设备接口的固件程序设计.............................................................................83.5USB数据流.................................................................................................104应用的协议.................................................................................................................134.1MassStorage协议.........................................................................................134.2Bulk-Only传输协议.....................................................................................164.3SCSI指令集.......................................................................................................185程序的实现.................................................................................................................215.1主循环MAINLOOP.C...................................................................................215.2中断服务程序....................................................................................................215.3控制端点处理....................................................................................................225.4普通端点处理....................................................................................................235.5数据提交函数....................................................................................................24六固件调试..................................................................................................................256.1固件调试...........................................................................................................256.2USB器件的检查................................................................................................256.3提供描述符........................................................................................................256.4BULK_ONLY传输协议命令处理.......................................................................266.5SCSI命令集......................................................................................................276.6系统调试测试...................................................................................................29七总结.........................................................................................................................32参考文献........................................................................................................................331引言1.1USB接口的分析USB是一种价格低廉、体积很小、效率高、速度快和支持热插拔的新型串行通信接口。它能够支持许多www.yanziedu.com个外部设备的同时连接和通信,而且即插即用方便的特点能够使用户可以不重新启动计算机的情况下直接把USB接口的外部设备连接到计算机直接开始通信。USB设计规范性为计算机与外部设备的通信提供了一个比较完整的解决策略,它与旧式的计算机接口相比较,USB总线特性有下面的特点1、它的接口小巧。与旧式的计算机接口相比较,USB的接口有非常明显的体积优势,朝着计算机与外部设备便携化和小型化发展的大趋势。2、USB是共享式接口。USB接口运用了菊花链方式,能够支持许多个外设的连接。经过USB集线器,单个USB主控制器它能偶可以连接最多126个外部设备,它大大提高了计算机的外部设备功能扩展和应用能力。3、它能够支持即插即用和热插拔。当一个USB外部设备连接到计算机时,系统能够自动监测到该设备,同时加载相应的驱动程序。因此,USB可以自动配置,用户可以不需要其他任何手动配置,当连接设备时不要重新启动计算机用户也能够随时断开USB设备和计算机的连接,同时并不会损害计算机与外部设备。4、它能够节省系统资源。系统中给USB主控制器分配一根IRQ线盒几个I/O地址,它再给外部设备分配唯一的一个地址。5、USB能够支持许多种操作。3种传输速率低速1.5Mbit/s、全速2Mbit/s、高速80Mbit/s。同时,4种类型的传输模式块传输、中断传输、同步传输、控制传输。这样USB就能够满足不同种外部设备的功能需求。6、USB成本很低。现在,市场上USB的主控与从控芯片的价格都十分便宜,比如USB电缆等也非常的便宜,再加上USB具有很高的性能,使USB成为性价比非常高的计算机接口。7、USB能够提供电源。当外部设备耗电不大,能够可以考虑用USB接口直接供电的方式,这样十分方便与便携。8、USB同时拥有的很好的兼容性。1.2USB器件的选择在对一个USB设备开发之初,首要根据具体情况要求选择适当的USB控制器。现在,市面上供应的USB控制器大体有两种一种是带USB接口的单片机(MCU),另一种是纯粹的USB接口芯片。1、带USB接口的单片机从应用上能够可以分成两大类(1)专门应用于底层设计USB控制的单片机(2)增加了USB接口的普通单片机。如果USB接口芯片仅仅处理USB通信,那么必须得有一个外部微处理器来进行数据交换和协议处理。比较有特点的产品有Philips公司的PDIUSBD12并行接口),NS公司的USBN9603/9604并行接口)和NetChip公司的NET2888等。USB接口芯片的主要特点是接口方便、价格便宜、可靠性高,特别是在适合于产品的改型设计方面上(软件只需要增添微处理器的USB中断处理和数据交换程序、PC机的USB接口通信程序,不需要对原有的产品系统结构上作很大的变动,在硬件上只需要对并行总线和中断进行变动)。1.3MassStorage协议与FAT16文件系统USB组织在定义了海量存储设备类(MassStorageClass)的规范制,而且这个类规范又包括四个独立的子类规范,1.USBMassStorageClassControl/Bulk/InterruptCBITransport2.USBMassStorageClassBulkOnlyTransport3.USBMassStorageClassATACommandBlockwww.yanziedu.com4.USBMassStorageClassUFICommandSpecification。1和2子规范在定义了数据、命令、状态USB上的传输方法。BulkOnly传输规范只是使用Bulk端点传送数据、命令、状态,CBI传输规范使用了Control、Bulk和Interrupt三种类型的端点在进行数据、命令、状态传送。3和4子规范是定义了存储介质上的操作命令。ATA命令仅规范用于在硬盘上,UFI的命令规范只是对USB移动存储。MicrosoftWindows中提供了对MassStorage协议的支持,所以USB移动设备只是需要遵循MassStorage协议来组织数据和处理命令,就能够实现和PC机进行交换数据。但是Flash的存储单元的组织形式是用FAT16文件系统,因此,就能够直接把Windows的浏览器上经过可移动磁盘来进行交换数据了,Windows可以对FAT16文件系统的管理,因此,USB设备并不需要干预FAT16文件系统操作的完整细节。2系统应用技术的概述2.1嵌入式系统2.1.1ARM的初步介绍ARM是AdvancedRISCMachines的缩写,是微处理器行业非常知名的一家企业。ARM在设计上不仅实现了小体积化而且高性能的结构。ARM处理器简单的结构使得ARM的内核非常小,因此使得工作期间的低功耗。ARM处理器核具有卓越的性能和非常突出的优点,不仅成为高效率、低消耗、低成本嵌入式处理器核的代名词,同时也得到许多厂家的大力支持。ARM处理器是在32位高端嵌入式系统中使用的主流芯片之一,占有了绝大部分的市场,而且提供了在数字处理和移动通信等消费类嵌入式产品非常好的解决方案。ARM处理器是精简指令集计算机RISC体系结构的计算机系统,它不仅集成了非常典型的RISC结构特性,RISC是指ReducedInstructionSetComputer的缩写,比如1.具有简单的寻址模式,全部加载/存储的地址都是由寄存器的内容与指令域来决定2.每一条数据处理指令最大限度和利用ALU和移位器UFI/ATA命令处理USB传输处理存储介质接口USB总线接口存储介质(硬盘、闪存等)USB总线USB传输驱动(CBI或BulkOnly)UFI/ATA驱动API接口大容量存储设备(USBPeripheral)主机(USBHost)图1.3USB移动存储结构

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